/[lmdze]/trunk/phylmd/Interface_surf/cdrag.f
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trunk/phylmd/clcdrag.f revision 82 by guez, Wed Mar 5 14:57:53 2014 UTC trunk/phylmd/cdrag.f revision 275 by guez, Wed Jul 11 17:06:09 2018 UTC
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1  module clcdrag_m  module cdrag_m
2    
3    IMPLICIT NONE    IMPLICIT NONE
4    
5  contains  contains
6    
7    SUBROUTINE clcdrag(klon, knon, nsrf, zxli, u, v, t, q, zgeop, ts, qsurf, &    SUBROUTINE cdrag(nsrf, speed, t, q, zgeop, psol, ts, qsurf, rugos, pcfm, &
8         rugos, pcfm, pcfh)         pcfh, pref)
   
     ! From LMDZ4/libf/phylmd/clcdrag.F90, version 1.1.1.1 2004/05/19 12:53:07  
   
     USE indicesol, ONLY : is_oce  
     USE suphec_m, ONLY : rcpd, retv, rg  
     USE yoethf_m, ONLY : rvtmp2  
   
     ! Objet : calcul des cdrags pour le moment (pcfm) et les flux de  
     ! chaleur sensible et latente (pcfh).  
   
     ! knon----input-I- nombre de points pour un type de surface  
     ! nsrf----input-I- indice pour le type de surface; voir indicesol.inc  
     ! zxli----input-L- calcul des cdrags selon Laurent Li  
     ! u-------input-R- vent zonal au 1er niveau du modele  
     ! v-------input-R- vent meridien au 1er niveau du modele  
     ! t-------input-R- temperature de l'air au 1er niveau du modele  
     ! q-------input-R- humidite de l'air au 1er niveau du modele  
     ! ts------input-R- temperature de l'air a la surface  
     ! qsurf---input-R- humidite de l'air a la surface  
     ! rugos---input-R- rugosite  
   
     ! pcfm---output-R- cdrag pour le moment  
     ! pcfh---output-R- cdrag pour les flux de chaleur latente et sensible  
   
     INTEGER, intent(in) :: klon  
     ! dimension de la grille physique (= nb_pts_latitude X nb_pts_longitude)  
   
     INTEGER, intent(in) :: knon, nsrf  
   
     ! Fonctions thermodynamiques et fonctions d'instabilite  
     LOGICAL, intent(in) :: zxli ! utiliser un jeu de fonctions simples  
   
     REAL, intent(in), dimension(klon) :: u, v, t, q  
     REAL, intent(in):: zgeop(klon) ! géopotentiel au 1er niveau du modèle  
     REAL, intent(in), dimension(klon) :: ts, qsurf  
     REAL, intent(in), dimension(klon) :: rugos  
     REAL, intent(out):: pcfm(:), pcfh(:) ! (knon)  
   
     ! Quelques constantes et options:  
     REAL, PARAMETER :: ckap=0.40, cb=5.0, cc=5.0, cd=5.0, cepdu2=(0.1)**2  
   
     ! Variables locales :  
     INTEGER :: i  
     REAL :: zdu2, ztsolv, ztvd, zscf  
     REAL :: zucf, zcr  
     REAL :: friv, frih  
     REAL, dimension(klon) :: zcfm1, zcfm2  
     REAL, dimension(klon) :: zcfh1, zcfh2  
     REAL, dimension(klon) :: zcdn  
     REAL, dimension(klon) :: zri  
   
     !--------------------------------------------------------------------  
   
     ! Calculer le frottement au sol (Cdrag)  
9    
10        ! From LMDZ4/libf/phylmd/clcdrag.F90 and
11        ! LMDZ4/libf/phylmd/coefcdrag.F90, version 1.1.1.1, 2004/05/19
12        ! 12:53:07
13    
14        ! Objet : calcul des drag coefficients au sol pour le moment et
15        ! les flux de chaleur sensible et latente et calcul de la pression
16        ! au niveau de reference.
17    
18        ! I. Musat, 01 Jul 2002
19    
20        use clesphys, only: f_cdrag_oce, f_cdrag_ter
21        use indicesol, only: is_oce
22        use nr_util, only: assert_eq
23        use SUPHEC_M, only: rcpd, rd, retv, rg
24        USE yoethf_m, ONLY: rvtmp2
25    
26        INTEGER, intent(in):: nsrf ! indice pour le type de surface
27    
28        REAL, intent(in):: speed(:) ! (knon)
29        ! norm of the wind at the first model level
30    
31        REAL, intent(in):: t(:) ! (knon)
32        ! temperature de l'air au 1er niveau du modele
33    
34        REAL, intent(in):: q(:) ! (knon) ! humidite de l'air au 1er niveau du modele
35    
36        REAL, intent(in):: zgeop(:) ! (knon)
37        ! g\'eopotentiel au 1er niveau du mod\`ele
38        
39        REAL, intent(in) :: psol(:) ! (knon) pression au sol
40        REAL, intent(in):: ts(:) ! (knon) temperature de l'air a la surface
41        REAL, intent(in):: qsurf(:) ! (knon) humidite de l'air a la surface
42        REAL, intent(in):: rugos(:) ! (knon) rugosit\'e
43        REAL, intent(out):: pcfm(:) ! (knon) drag coefficient pour le moment
44    
45        REAL, intent(out):: pcfh(:) ! (knon)
46        ! drag coefficient pour les flux de chaleur latente et sensible
47    
48        REAL, intent(out), optional:: pref(:) ! (knon) pression au niveau zgeop/RG
49    
50        ! Local:
51        REAL, PARAMETER:: ckap=0.40, cb=5.0, cc=5.0, cd=5.0, cepdu2=0.1**2
52        INTEGER i, knon
53        REAL zdu2, ztsolv, ztvd, zscf, zucf, zcr, friv, frih
54        REAL zcfm1, zcfh1, zcfm2, zcfh2
55        real zcdn ! drag coefficient neutre
56    
57        REAL zri
58        ! nb. Richardson entre la surface et la couche zgeop/RG
59        ! nombre de Richardson entre la surface et le niveau de reference (zri)
60    
61        !-------------------------------------------------------------------------
62    
63        knon = assert_eq([size(speed), size(t), size(q), size(zgeop), size(ts), &
64             size(qsurf), size(rugos), size(pcfm), size(pcfh), size(pcfm)], &
65             "cdrag knon")
66        
67      DO i = 1, knon      DO i = 1, knon
68         zdu2 = max(cepdu2,u(i)**2+v(i)**2)         zdu2 = max(cepdu2, speed(i)**2)
69         ztsolv = ts(i) * (1.0+RETV*qsurf(i))         ztsolv = ts(i) * (1. + RETV * max(qsurf(i), 0.))
70         ztvd = (t(i)+zgeop(i)/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i))) &         ztvd = (t(i)+zgeop(i)/RCPD/(1.+RVTMP2*q(i))) *(1.+RETV*q(i))
71              *(1.+RETV*q(i))         zri = zgeop(i)*(ztvd-ztsolv)/(zdu2*ztvd)
72         zri(i) = zgeop(i)*(ztvd-ztsolv)/(zdu2*ztvd)         zcdn = (ckap/log(1.+zgeop(i)/(RG*rugos(i))))**2
73         zcdn(i) = (ckap/log(1.+zgeop(i)/(RG*rugos(i))))**2  
74           IF (zri > 0.) THEN
75         IF (zri(i) .gt. 0.) THEN                  ! Situation stable. Pour eviter les inconsistances dans les cas
76            ! situation stable            ! tres stables on limite zri a 20. cf Hess et al. (1995).
77            zri(i) = min(20.,zri(i))            zri = min(20., zri)
78            IF (.NOT. zxli) THEN            zscf = SQRT(1.+cd*ABS(zri))
79               zscf = SQRT(1.+cd*ABS(zri(i)))            friv = max(1. / (1.+2.*CB*zri/ zscf), 0.1)
80               FRIV = AMAX1(1. / (1.+2.*CB*zri(i)/ZSCF), 0.1)            zcfm1 = zcdn * friv
81               zcfm1(i) = zcdn(i) * FRIV            frih = max(1./ (1.+3.*CB*zri*zscf), 0.1)
82               FRIH = AMAX1(1./ (1.+3.*CB*zri(i)*ZSCF), 0.1 )            zcfh1 = f_cdrag_ter * zcdn * frih
83               zcfh1(i) = 0.8 * zcdn(i) * FRIH            IF (nsrf == is_oce) zcfh1 = f_cdrag_oce * zcdn * frih
84               pcfm(i) = zcfm1(i)            pcfm(i) = zcfm1
85               pcfh(i) = zcfh1(i)            pcfh(i) = zcfh1
86            ELSE         ELSE
              pcfm(i) = zcdn(i)* fsta(zri(i))  
              pcfh(i) = zcdn(i)* fsta(zri(i))  
           ENDIF  
        ELSE                            
87            ! situation instable            ! situation instable
88            IF (.NOT. zxli) THEN            zucf = 1./(1.+3.0*cb*cc*zcdn*SQRT(ABS(zri) &
89               zucf = 1./(1.+3.0*cb*cc*zcdn(i)*SQRT(ABS(zri(i)) &                 *(1.0+zgeop(i)/(RG*rugos(i)))))
90                    *(1.0+zgeop(i)/(RG*rugos(i)))))            zcfm2 = zcdn*max((1.-2.0*cb*zri*zucf), 0.1)
91               zcfm2(i) = zcdn(i)*amax1((1.-2.0*cb*zri(i)*zucf),0.1)            zcfh2 = f_cdrag_ter * zcdn*max((1.-3.0*cb*zri*zucf), 0.1)
92               zcfh2(i) = 0.8 * zcdn(i)*amax1((1.-3.0*cb*zri(i)*zucf),0.1)            pcfm(i) = zcfm2
93               pcfm(i) = zcfm2(i)            pcfh(i) = zcfh2
94               pcfh(i) = zcfh2(i)  
95            ELSE            ! pcfh sur l'ocean cf. Miller et al. (1992)
96               pcfm(i) = zcdn(i)* fins(zri(i))            zcr = (0.0016/(zcdn*SQRT(zdu2)))*ABS(ztvd-ztsolv)**(1./3.)
97               pcfh(i) = zcdn(i)* fins(zri(i))            IF (nsrf == is_oce) pcfh(i) = f_cdrag_oce * zcdn &
           ENDIF  
           zcr = (0.0016/(zcdn(i)*SQRT(zdu2)))*ABS(ztvd-ztsolv)**(1./3.)  
           IF(nsrf == is_oce) pcfh(i) = 0.8 * zcdn(i) &  
98                 * (1. + zcr**1.25)**(1. / 1.25)                 * (1. + zcr**1.25)**(1. / 1.25)
99         ENDIF         ENDIF
100      END DO      END DO
101    
102    contains      if (present(pref)) &
103             pref = exp(log(psol) - zgeop / (RD * t * (1. + RETV * max(q, 0.))))
     ! Fonctions thermodynamiques et fonctions d'instabilite  
   
     function fsta(x)  
       REAL fsta  
       real, intent(in):: x  
       fsta = 1.0 / (1.0+10.0*x*(1+8.0*x))  
     end function fsta  
   
     !*******************************************************  
   
     function fins(x)  
       REAL fins  
       real, intent(in):: x  
       fins = SQRT(1.0-18.0*x)  
     end function fins  
104    
105    END SUBROUTINE clcdrag    END SUBROUTINE cdrag
106    
107  end module clcdrag_m  end module cdrag_m
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